1药厂设备与车间工艺设计下篇车间工艺设计下篇目录第10章制药工程设计概论第11章药厂总体规划设计第12章工艺流程设计第13章物料衡算和热量衡算第14章车间工艺设计第15章通风、空调和空气净化第16章车间土建和公用工程第17章环保、安全、工业卫生与节能学习目的：通过本章的学习使学生了解物料衡算和能量衡算的重要性及其基本原理，了解物料衡算的计算方法。教学重点：物料衡算的基本方法教学难点：物料衡算和能量衡算的重要性及其基本原理第13章物料衡算和能量衡算第13章物料衡算和能量衡算【本章主要内容】13.1物料衡算13.2热量衡算第13章物料衡算和能量衡算13.1物料衡算物料衡算是制剂车间工艺设计过程中最基本的工程计算。当生产工艺流程设计确定并绘出流程示意图后，就可以进行车间物料衡算了。通过物料衡算可以深入地分析和研究生产过程，得出生产过程中所涉及的各种物料的数量和组成，从而使设计由定性转为定量。第13章物料衡算和能量衡算13.1.1物料衡算的基础在进行物料衡算之前，首先要确定生产工艺流程示意图，这种图限定了车间物料衡算的范围，指导工艺计算即不遗漏也不重复。其次要收集必要的数据资料，如各种物料的名称、组成、含量；各种物料之间的配比等。工艺流程示意图以及为物料衡算收集的有关资料是物料衡算的依据。物料衡算的基础是物质的质量守恒定律第13章物料衡算和能量衡算13.1.2物料衡算的基准在原料药车间、发酵车间计算中，通常以一个反应罐批物料作为进行计算的基准；药物制剂车间通常以一批或一日产量为物料衡算的计算基准，年生产日视具体情况而定，通常有：250天，300天，330天等。物料衡算的结果应列成原材料消耗定额及消耗量表。车间的消耗定额及消耗量计算时应把原料、辅料及主要包装材料一起算入。为计算方便，一般要划定物料衡算范围。范围一旦划定，即可视为一个独立的体系。凡进入体系的物料均为输入项，离开体系的物料均为输出项。消耗定额指每吨产品或以一定量的产品（如每万片药片、每千支针剂等）所消耗的原材料量。消耗量以每年或每日所消耗的原材料量。第13章物料衡算和能量衡算例1：青霉素提取工段萃取岗位，每班处理发酵滤液40m3，滤液效价为17000u/ml，试进行物料衡算。已知数据：醋酸丁酯按滤液1/3.5投料进行萃取，萃取首旅为98%；用10%浓度的稀硫酸调滤液pH至1.9～2.1，一直每1m3滤液需消耗酸液60L；用5%：1231“溶液做去乳化剂，一直每1m3滤液耗用68L；萃取后废液含醋酸丁酯浓度为1.5%（体积），已知每1m3废液耗用碱液0.6L。第13章物料衡算和能量衡算物料衡算计算：（1）醋酸丁酯用量：40×1/3.5=11.428m3醋酸丁酯密度为882kg/m3，则醋酸丁酯用量为11.428×882=10079.5kg(2)硫酸用量：10%稀硫酸用量为40×60=2400L折合92.5%工业硫酸用量为2400×0.1÷0.925=259.5kg92.5%硫酸密度为1830kg/m3，则每批工业硫酸体积为：259.5÷1830=0.142m3=142L第13章物料衡算和能量衡算（3）去乳化剂“1231“用量：5%“1231”溶液用量=40×68=2720L“1231”原液用量=2720×5%=136L(4)经处理后废液中重液体积=40+2.4+2.72=45.12m3废液中醋酸丁酯体积=45.12×1.5%=0.676m3废液总体积=45.12+0.676=45.796m3萃取液体积和效价萃取液体积=（滤液体积×滤液效价×萃取收率）÷萃取液体积=（40×106×17000×0.98）÷（10.752×106）=61979u/ml第13章物料衡算和能量衡算例2：以综合固体制剂车间为例，设计规模如下：片剂2.5亿片/年，胶囊剂2.5亿粒/年，颗粒剂5000万袋/年（1g/袋）。已知计算基础数据：年工作日250天；生产班次为2班；每班8小时；班有效工时6～7小时；生产方式为间歇式生产。假设片剂平均片重为0.3g/片，胶囊剂平均粒重0.3g/粒，则：片剂的年制粒量为：2.5×108×0.3×10-6=75吨/年日制粒量为：75吨÷250=300kg/d班制粒量为：300kg÷2=150kg/班第13章物料衡算和能量衡算胶囊剂的年制粒量为：2.5×108×0.3×10-6=75吨/年日制粒量为：75吨÷250=300kg/d班制粒量为：300kg÷2=150kg/班颗粒剂的年制粒量为：5000×104×1×10-6=50吨/年日制粒量为：50吨÷250=200kg/d班制粒量为：200kg÷2=100kg/班故班总制粒量为：150+150+100=400kg/班假设原辅料损耗量为：2%，则：年原辅料总耗量：（75+75+50）÷0.98≈204吨/年第13章物料衡算和能量衡算13.2能量衡算对于新设计的设备或装置对已经投产的生产车间目的是确定设备的热负荷目的是更加合理的用能第13章物料衡算和能量衡算（1）能量衡算的基础能量衡算的依据是物料衡算结果以及为能量衡算而搜集的有关物料的热力学数据，如定压比热、相变热、反应热等。能量衡算的基础是能量守恒定律。
（2）能量衡算的方法对于车间工艺设计中的能量衡算，许多项目可以忽略，其主要目的是要确定设备的热负荷，所以能量衡算可以简化为热量衡算。
第13章物料衡算和能量衡算热量衡算表达式为：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6Q1：物料带到设备中的热量；Q2：由加热剂（冷却剂）传给设备和物料的热量（加热时取正值，冷却时取负值）；Q3：过程的热效应，它分为两类：即化学反应热效应和状态变化热效应；Q4：物料从设备离开所带走的热量；Q5：消耗于加热（冷却）设备和各个部件上的热量；Q6：设备向四周散失的热量。通过上式可计算Q2，由Q2可计算加热剂、冷却剂的消耗量。第13章物料衡算和能量衡算【复习思考题】1.简述物料衡算的理论基础。2.简述能量衡算的理论基础。3.通过能量衡算可以解决那些问题？4.计算题：某厂10ml口服液车间设计规模3000万支/年，包装方式：10ml×l6支×100盒/箱，灭菌检漏半成品率0.3%，洗烘灌轧联动生产线%。请根据上述设计数据计算直管瓶、铝盖、标签、纸盒、纸箱的年需要量。
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